高喷防渗墙在白龟山水库的应用

□张志军（河南省白龟山水库管理局）

高喷防渗墙在白龟山水库的应用

□张志军（河南省白龟山水库管理局）

针对白龟山水库坝基渗流异常这个问题，于2001年11月，在顺河坝5+000～5+550坝段坝基下，采用高压喷射灌浆技术建地下防渗墙，截断渗流，降低地下水位，消除隐患，从而保证大坝安全。文章对高喷防渗墙在白龟山水库的应用效果进行分析，阐述了采用高喷防渗墙截渗是解决坝体渗漏的有效方法。

大坝；渗流；高喷防渗墙；效果分析

1 概况

白龟山水库位于淮河流域沙颍河水系沙河干流上，坝址位于河南省平顶山市西南郊，距市中心9km，它和上游相距51km的昭平台水库形成梯级水库。水库控制流域面积2740km2，其中昭白区间流域面积1310km2。水库于1958年12月开工兴建，1966年8月竣工，“75.8”大水后，于1976年大坝垂直加高1m，1998年10月开始进行除险加固工程建设，2006年12月底通过除险加固竣工验收。水库防洪标准按百年一遇洪水设计，二千年一遇洪水校核，总库容9.22亿m3，是一座以防洪为主，集防洪、城市供水、农业灌溉为一体的大（Ⅱ）型综合利用水利枢纽工程。

水库枢纽主要建筑物有：拦河坝、顺河坝、泄洪闸和南、北干渠渠首闸。其中，拦河坝（主坝）为均质土坝，坝长1545.40m，最大坝高24.00m，坝顶宽7.00m；顺河坝（副坝）坝长18016.50m，最大坝高16.26m，坝顶宽6.00m；泄洪闸设7孔11m×10m弧形钢闸门，最大泄量7105m3/s；南干渠渠首闸设2孔2m×3m的平板钢闸门，设计灌溉引水流量35m3/s，加大引水流量50 m3/s；北干渠渠首闸设3孔5.00m×3.50m的弧形钢闸门，设计灌溉引水流量120m3/s，并配合泄洪闸加入泄洪流量200m3/s。

2 高喷防渗墙应用

1998年之前，白龟山水库是一座病险水库，一是防洪标准低，二是坝基渗流异常。经河南省水利厅组织的“白龟山水库安全评估论证专家组”评估为三类坝，并经水利部大坝安全管理中心审查核定。1998年，除险加固工程建设开始，针对坝基渗流异常这个问题，除采取增设降压沟，更新部分失效降压井、增设降压井等措施外，于2001年11月，在顺河坝5+000～5+550坝段坝基下，采用高压喷射灌浆技术建地下防渗墙，截断渗流，降低地下水位，消除隐患，保证大坝安全。

该段坝基地层为第四系冲积层，上部为粘性土覆盖层，岩性多为中粉质壤土和重粉质壤土，渗透系数为KH=(2.30～4.98)×10-3cm/s,KT=(1.54～1.57)×10-3cm/s,天然干容重为 ρd=1.53～1.65g/cm3，底板高程一般在90.00～94.95m,厚度一般为5～8m,平均厚6m。

防渗墙体轴线布置在顺河坝5+000～5+550坝段上游坡104m高程平台上，与坝轴线平行，距坝内块石护坡底边外沿5m。高喷形式选用三重管高压摆喷灌浆方法，自下而上连续灌浆。防渗墙体以折线连接，折线轴线与防渗墙轴线夹角120°，灌浆孔距1.40m，单排布孔，墙体顶部进入坝体1.50m，底部进入基岩1m。

单孔工艺流程为：

放线布孔→钻机就位整平牢固→造孔→终孔验收→高喷台车就位→试喷定向（制浆）→下喷射管至孔底（送浆、气、水）→提升喷射→至设计深度结束→孔口补浆→验收→合格后移台车至下一孔口。

防渗墙灌浆材料采用水泥粘土浆，即强度等级为32.50的普通硅酸盐水泥占70%，粘性土(膨润土)占30%，水、干料比为1:1.1。

灌浆参数：水压力：38～42MPa，水量：70L/min；气压力：0.70MPa，气量：1m3/min；浆压力：0.50MPa，浆量：80L/min；进浆比重：≥1.53g/cm3，回浆比重：≥1.20g/cm3；摆动速度：6°/s；摆动角度：30°；喷射方向：（摆喷凝结体轴线与防渗墙轴线夹角）30°；提升速度：土层 8～10cm/min；砂层 10～13cm/min；卵石层 7～10cm/min。

该工程灌浆造孔393个，总进尺13805.60m，高喷工作量10799.20延米，形成的防渗墙面积15119m2。共分为5个分部工程，经评定5个分部工程全部合格，其中3个优良，优良率60%。所有原材料质量合格，混凝土拌和物质量达到优良，综合评定该工程质量等级为优良。

表1 库水位101.00m左右时测压管水位工程前后对比表

3 效果分析

该工程于2001年11月开工，2002年8月竣工，历时10个月。通过对此坝段库水位在101.00m左右时，测压管2001年和2003年的观测数值进行比较（见表1），最大差值0.41m，最小差值0.18m，可以看出，在同等库水位下测压管水位有明显的下降，说明防渗墙对降低该坝段的坝基渗流起到了一定的作用，防渗效果比较明显。

近年来，管理人员对该坝段加强了观测，根据多年观测资料对比，管水位有明显的下降，坝体浸润线明显降低。水库高水位时，坝脚沟不再冒水，导渗沟北侧壁只出现轻微的散浸现象。

为了更直观地反映该坝段防渗墙的防渗效果，笔者把顺河坝近年来观测的渗流量进行对比（见表2），库水位在101.00m左右时，把2001年顺河坝渗流量值0.64m3/s作为基准，拿2002-2013年顺河坝渗流量值和其相比较，最大差值0.32m3/s，最小差值0.07m3/s，也可以看出，在同等库水位下顺河坝渗流量有明显减少，说明防渗墙对大坝坝基渗流有很大作用，可以显著降低坝体渗漏，从而保证坝体稳定安全。

表2 库水位101.00m左右时顺河坝渗流量各年与2001年对比表

4 结语

根据高喷防渗墙在白龟山水库的应用效果分析，利用高喷防渗墙截渗，目前是对土石坝坝基渗流异常最好的处理方法，它有效地解决了由于渗流异常而带来的工程隐患，从而保证大坝的安全。经过近年来的观测，顺河坝7+000～8+000坝段也存在不同程度的坝基渗流异常，建议在资金允许的情况下，对该坝段也实施高喷防渗墙截渗。

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2014-01-10

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